(57)【要約】【課題】シャント式電流センサにおいて、抵抗値のベースとなるバスバの温度を精度よく検出することにより、電流の検出精度の向上を図る。【解決手段】温度センサ６０として赤外線温度検出手段を用いることにより、当該温度センサ６０は、シャント抵抗部ＳＲが放射する赤外線の検出を通じて、シャント抵抗部ＳＲの温度を直接的に検出することができる。係る検出手法によれば、バスバ１０、回路基板２０と順番に熱が伝導される過程を経て温度を検出する手法と比較して、熱の損失による影響を受けにくいので、シャント抵抗部ＳＲと検出される温度との乖離を抑制することができる。また、回路基板２０等といった損失の生じ易い伝導経路を避けて、シャント抵抗部ＳＲの温度を直接的に検出することで、その温度変化を俊敏に捉えることができる。これにより、抵抗値のベースとなるバスバの温度を精度よく検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板形状のバスバと、
前記バスバ上に設置された回路基板と、
前記回路基板と前記バスバとを電気的に接続する一対の接続端子部と、
前記回路基板に搭載され、前記バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために前記一対の接続端子部を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記回路基板に設けられ、前記電圧検出手段が補正を行うために温度を検出する温度検出手段と、を有し、
前記温度検出手段は、前記バスバが放射する赤外線を検出して温度検出を行う赤外線温度検出手段であることを特徴とするシャント抵抗式電流センサ。
【請求項２】
前記温度検出手段は、前記回路基板において、前記バスバと対向する面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載されたシャント抵抗式電流センサ。
【請求項３】
前記バスバにおいて前記温度検出手段と対向する領域に形成される赤外線高放射部をさらに有し、
前記赤外線高放射部は、互いに対応する熱条件での赤外線の放射率が当該赤外線高放射部が形成されていない領域と比較して高いことを特徴とする請求項２に記載されたシャント抵抗式電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャント抵抗式電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス電流や交流大電流等を検出するため、抵抗値が既知なシャント抵抗部に被測定電流を流し、このシャント抵抗部に生じる電圧降下を検出することで被測定電流の大きさを検出するシャント抵抗式電流センサが提案されている。この類のシャント抵抗式電流センサでは、シャント抵抗部の抵抗値が温度に依存して変化することがあるため、シャント抵抗部の温度を検出し、この温度に応じて抵抗値の補正を行っている。特に、シャント抵抗部に関する温度依存係数が大きい場合には、シャント抵抗部の温度を正確に検出する必要がある。このため、電圧降下を検出するための電圧検出ＩＣ等が搭載される回路基板には、温度センサも搭載されている。
【０００３】
例えば特許文献１において、バッテリの負極ターミナルに接続されるバスバは、バッテリの電流を検出するために用いられるシャント抵抗部を兼ねている。そして、バスバによる電位差を検出する２本のポールが、回路基板に接続されるとともに、この回路基板に温度検出素子が搭載されている。この場合、温度検出素子は一方のポールの近くに配置されており、バスバの温度との連結性を高めることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４０３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された手法では、バスバ、ポール、回路基板、及び温度検出素子の順番で熱が伝導するため、バスバの温度と温度検出素子の温度（検出される温度）との間に乖離が生じたり、バスバから温度検出素子へと熱が伝導するまでに遅延が生じたりするといった不都合がある。このため、算出される抵抗値が誤差を含んだり、バスバの温度変化に対する応答性が低下したりするため、電流算出精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、抵抗値のベースとなるバスバの温度を精度よく検出することにより、電流の検出精度の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、本発明は、略平板形状のバスバと、バスバ上に設置された回路基板と、回路基板とバスバとを電気的に接続する一対の接続端子部と、回路基板に搭載され、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために一対の接続端子部を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、回路基板に設けられ、電圧検出手段が補正を行うために温度を検出する温度検出手段と、を有するシャント抵抗式電流センサを提供する。この場合、温度検出手段は、バスバが放射する赤外線を検出して温度検出を行う赤外線温度検出手段である。
【０００８】
ここで、本発明において、温度検出手段は、回路基板において、バスバと対向する面に設けられていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明において、バスバにおいて温度検出手段と対向する領域に形成される赤外線高放射部をさらに有していしてもよく、この場合、赤外線高放射部は、互いに対応する熱条件での赤外線の放射率が、当該赤外線高放射部が形成されていない領域と比較して高いことが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バスバ、回路基板と熱が伝導される過程を経て温度を検出する手法と比較して、熱の損失による影響を受けにくいので、バスバと検出される温度との乖離を抑制することができる。また、回路基板等といった損失の生じ易い伝導経路を避けて、バスバの温度を直接的に検出することで、バスバの温度変化を機敏に捉えることができる。これにより、抵抗値のベースとなるバスバの温度を精度よく検出することができるので、算出される抵抗値が誤差を含んだり、バスバの温度変化に対する応答性が低下したりするといった不都合を抑制することができる。その結果、電流算出の精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサを模式的に示す上面図
【図２】図１に示すシャント抵抗式電流センサを模式的に示す側面図
【図３】シャント抵抗式電流センサのバスバを模式的に示す上面図
【図４】図３に示すバスバのＡ−Ａ断面図
【図５】シャント抵抗式電流センサの使用状態を模式的に示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１を模式的に示す上面図であり、図２は、図１に示すシャント抵抗式電流センサ１を模式的に示す側面図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１は、バッテリターミナルとして用いられるものであって、バスバ１０と、回路基板２０と、電圧検出ＩＣ３０とを備えている。
【００１３】
図３は、シャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０を模式的に示す上面図である。バスバ１０は、略平板形状の導電部材であって、例えば銅マンガン合金や銅ニッケル合金などにより構成されている。このバスバ１０は、その一部にシャント抵抗部ＳＲを含んで構成されており、被測定電流が流れるようになっている。
【００１４】
バスバ１０は、平板形状の鋼材からプレス成形により所望の形状に形成される。バスバ１０は、例えば略Ｌ字状に形成され、それぞれの先端部に貫通孔１１，１２が形成されている。一方の貫通孔１１は、バッテリポスト用の孔として機能すると共に、他方の貫通孔１２はワイヤーハーネス固定ネジ用の孔として機能する。
【００１５】
図４は、図３に示すバスバ１０のＡ−Ａ断面図である。シャント抵抗式電流センサ１は、一対の接続端子部４０を備えている。接続端子部４０は、シャント抵抗部ＳＲの両端部分に対応してそれぞれ設けられており、回路基板２０とバスバ１０とを電気的に接続する。個々の接続端子部４０は、例えば、バスバ１０と同一部材にて、バスバ１０から延在されて形成されている。バスバ１０及び接続端子部４０は、平板形状の鋼材からプレス成形により同時的に形成される。
【００１６】
個々の接続端子部４０は、バスバ１０のうち回路基板２０の搭載箇所の内方に向かって、他方の接続端子部４０と突き合うように形成されるとともに、バスバ１０の平板部よりも立ち上げられた片持ち状となっている。個々の接続端子部４０は、その自由端側が回路基板２０と半田付けにより電気的に接続される。また、接続端子部４０のそれぞれは、幅方向の大きさが長さ方向の大きさよりも小さくされている。
【００１７】
再び図１，２を参照するに、回路基板２０は、バスバ１０上に載置されている。回路基板２０には、回路パターン２１が形成されており、回路パターン２１の端部は、上記した接続端子部４０の自由端側に接続され、バスバ１０と電気的に接続されている。
【００１８】
スペーサ５０は、バスバ１０と回路基板２０との間に介在される部材である。接続端子部４０は片持ち状に構成されてバスバ１０の平板部よりも高い位置に存在しているため、回路基板２０もバスバ１０の平板部よりも高い位置に配置されている。このため、回路基板２０の搭載箇所のうち接続端子部４０の反対側領域にスペーサ５０を介在させることで、高さ分を補っている。
【００１９】
電圧検出ＩＣ３０は、回路基板２０に形成された回路パターン２１上に搭載されている。電圧検出ＩＣ３０は、バスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出するために、回路基板２０に印加される電圧値を検出する（電圧検出手段）。すなわち、電圧検出ＩＣ３０は、バスバ１０のシャント抵抗部ＳＲに生じる電圧降下を検出し、そして、電圧降下からバスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出する。
【００２０】
また、電圧検出ＩＣ３０は、後述する温度センサ６０による検出結果に応じて補正を行う。すなわち、電圧検出ＩＣ３０は、温度変化による抵抗変化の影響を受けて誤った電流値を検出しないように、温度結果に応じてシャント抵抗部ＳＲにおける抵抗値の補正を行う。
【００２１】
また、シャント抵抗式電流センサ１は、温度センサ６０をさらに備えている。温度センサ６０は、回路基板２０において、バスバ１０のシャント抵抗部ＳＲと対向する面に設けられており、本実施形態では、回路基板２０のうち電圧検出ＩＣ３０の搭載面と反対側の面に設けられている。このため、温度センサ６０は、自身と向き合う位置にあるシャント抵抗部ＳＲの温度を検出することとなる。また、例えば、温度センサ６０は、バスバ１０におけるシャント抵抗部ＳＲの中央部、具体的には、電流が流れる方向を基準とするシャント抵抗部ＳＲの中央部と位置的に対応して配置されている。
【００２２】
本実施形態の特徴の一つとして、温度センサ６０は、被測定物が放射する赤外線を受光して温度検出を行う赤外線温度検出手段である。温度センサ６０は、シャント抵抗部ＳＲに赤外線の検出面を臨むような格好で配置されており、バスバ１０、特にシャント抵抗部ＳＲが放射する赤外線を検出し、これにより、シャント抵抗部ＳＲの温度を検出できる。この赤外線温度検出手段としては、サーモパイルを用いたものや、焦電素子を用いたもの等を適用することができる。
【００２３】
一方、バスバ１０において温度センサ６０と対向する領域には、赤外線高放射部６１が形成されている。この赤外線高放射部６１は、互いに対応する熱条件における赤外線の放射率が、当該赤外線高放射部６１が形成されていない領域よりも高くなるような機能を担っている。赤外線高放射部６１は、例えば、黒体塗料を塗布したり、黒体テープを貼着したりすることにより形成することができる。なお、赤外線高放射部６１は、上述の機能を奏する限り、黒系の塗料やテープといったように、放射率を高める機能を奏する種々の形態を適用することができる。
【００２４】
図５は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１の使用状態を模式的に示す説明図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０はバッテリターミナルとして用いられる。例えば、バスバ１０の貫通孔１１は、バッテリ７０の負極側のバッテリポスト７１に接続され、他方の貫通孔１２にはワイヤーハーネス固定ネジ７２を介してワイヤーハーネスＷに接続される。
【００２５】
次に、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１の作用を説明する。シャント抵抗式電流センサ１の使用状態に示すように、シャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０は、バッテリポスト７１とワイヤーハーネスＷとに接続される。この場合、車両の走行状況により、バッテリ７０の充放電が変化する。そのため、バスバ１０、より具体的には、シャント抵抗部ＳＲは、ジュール発熱により温度が随時変化する。
【００２６】
ここで、本実施形態によれば、このような温度変化が生じるような状況であっても、温度センサ６０として赤外線温度検出手段を用いることにより、当該温度センサ６０は、シャント抵抗部ＳＲが放射する赤外線の検出を通じて、シャント抵抗部ＳＲの温度を直接的に検出することができる。係る検出手法によれば、バスバ１０、回路基板２０と順番に熱が伝導される過程を経て温度を検出する手法と比較して、熱の損失による影響を受けにくいので、シャント抵抗部ＳＲと検出される温度との乖離を抑制することができる。また、回路基板２０等といった損失の生じ易い伝導経路を避けて、シャント抵抗部ＳＲの温度を直接的に検出することで、その温度変化を俊敏に捉えることができる。これにより、抵抗値のベースとなるバスバの温度を精度よく検出することができるので、算出される抵抗値が誤差を含んだり、バスバの温度変化に対する応答性が低下したりするといった不都合を抑制することができる。その結果、電流算出の精度の向上を図ることができる。
【００２７】
また、本実施形態において、温度センサ６０は、回路基板２０において、バスバ１０（具体的にはシャント抵抗部ＳＲ）と対向する面に設けられている。これにより、温度センサ６０において、シャント抵抗部ＳＲが放射する赤外線を効率よく検出することができる。これにより、温度の検出精度の向上を図ることができるので、電流算出の精度の向上を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態において、バスバ１０において温度センサ６０と対向する領域には、赤外線高放射部６１が形成されており、この赤外線高放射部６１は、互いに対応する熱条件における赤外線の放射率が、赤外線高放射部６１が形成されていない領域と比較して高くなっている。かかる構成によれば、温度センサ６０において、シャント抵抗部ＳＲが放射する赤外線の検出効率の向上を図ることができる。これにより、温度の検出精度の向上を図ることができるので、電流算出の精度の向上を図ることができる。
【００２９】
また、本実施形態に示すように、温度センサ６０を、シャント抵抗部ＳＲの中央部と位置的に対応して配置することにより、温度センサ６０により、シャント抵抗部ＳＲの中央部の温度を検出することができる。これにより、例えば、車両の走行状況により、バスバ１０のバッテリポスト７１側とそのワイヤーハーネスＷ側とに温度差が生じるような状況であっても、シャント抵抗部ＳＲの略平均温度を検出することができる。これにより、抵抗値のベースとなるシャント抵抗部ＳＲの温度を精度よく検出することができ、これにより、電流の検出精度の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、シャント抵抗部ＳＲの中央部と位置的に対応させる場合には、厳密な意味での一致を要することなく、シャント抵抗部ＳＲの略平均温度を検出し得る範囲において、概ね中央部と位置的に対応していれば足りる。
【００３１】
以上、本実施形態にかかるシャント抵抗式電流センサについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。例えば、バスバは、その一部をシャント抵抗部として含む形態であるが、これに限らず、その全部をシャント抵抗部として含む形態であってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１    シャント抵抗式電流センサ
１０    バスバ
１１    貫通孔
１２    貫通孔
２０    回路基板
２１    回路パターン
３０    電圧検出ＩＣ
４０    接続端子部
５０    スペーサ
６０    温度センサ
６１    赤外線高放射部
７０    バッテリ
７１    バッテリポスト
７２    固定ネジ
ＳＲ    シャント抵抗部
Ｗ    ワイヤーハーネス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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